专利名称：蜂房式电话系统中的网格扩展的制作方法
一般地说本发明涉及具有在基地台和移动台之间发送信息的信道的蜂房式电话系统。更准确地说，本发明涉及一种其移动台可在距离基地台的延展距离上工作的蜂房式电话系统。
蜂房式电话系统的经营者常常不得不向有利可图的人口较为稠密的区域以及不太有利的人口较稀少的乡村或沿海区域提供电话业务。因此最好是蜂房式电话系统用最少的设备覆盖尽可能多的区域。达到该目的的一种方法是采用较大的网格(cell)。
为公众使用而设立的第一个蜂房式移动无线电系统为通常用于语音或其它类型模拟信号的模拟系统。这些系统包括多个用于通过发送模拟调制无线电信号在基地台和移动台之间发送模拟信息的无线电信道。一个这样的系统是北欧移动电话系统NMT-450。另一个已知的蜂房式无线电系统是美国的AMPS移动无线电系统。移动无线电系统日益增长的应用需要开发出使用时分多路存取(TDMA)技术或码分多路存取(CDMA)技术能够容纳较大数量移动台的更新的更先进的数字系统。
在数字移动电话系统中，例如，GSM、ADC和JDC中，每个无线电载波分成若干帧，每个帧再划分为多个时隙。每个时隙通常载一个连接(信道)，在每个时隙期间发送一个数据脉冲串。这些类型的系统称之为TDMA系统。由于无线电信号的有限传播速度，离开基地台一定距离的移动台必须在相对于该移动台可感的帧结构提前一定的时间，发送一数据脉冲串，以便使该数据脉冲串或无线电信号在正确时隙内到达该基地台。
该基地台通常测量该数据存取脉冲串的到达时间。计算提前发送的适当时间间隔，将该时间间隔发送到移动台。在GSM系统中，该时间间隔的编码，与规定的TDMA结构相结合，给定了大约为35公里的最大网格半径。
在诸如GSM系统的TDMA系统中，诸移动台可共享单个载波信号。因为该信号被划分为帧。每个帧再划分为时隙，再根据传输方式将移动台指配给一个或多个时隙。每个移动台在其时隙期间发送一短的数据脉冲串，必要时可提前发送。各种已发表的标准，例如欧洲的GSM数字移动系统的标准以及美国的EIA暂行标准(IS-54)，提出了用数字数据脉冲串调制的载波信号的发送规范。例如，按照GSM标准，载波信号划分为由8个相等时隙组成的帧，(如
图1所示)。该载波信号在从基地台发送到移动台时称为下行链路信号(downlink)(DL)，而当该载波信号是从移动台发送到基地台时，称为上行链路信号(uplink)(UL)。
在如图1示出的常态传输方式中，每个信道在每个上行链路和下行链路帧期间，只利用一个时隙。这样，按GSM标准，单个帧可容纳8个业务信道。当在该常态传输方式下工作时，移动台必须工作在距基地台相当近的地方，而有效网格大小是受限的。
在如图2所示的常规扩展传输方式中，可以扩大GSM系统中一个网格的有效尺寸，因为该常规扩展范围信道具有能容纳较大传播延迟的较长的时隙。在该常规扩展传输方式下，发送数据的信道使用一帧中两个相邻时隙。这样，按GSM标准，单个帧可容纳4个常规扩展信道，例如图2中4个上行链路信道0，2，4和6。
应注意图1和图2中的上行链路传输不同于下行链路传输，对按照GSM标准的现有技术的TDMA系统来说，两者相差三个时隙。该差别仅仅是为扩展范围。换言之，下行链路传输(基地台到移动台)的0时隙的开始正好比上行链路传输(移动台到基地台)的0时隙提前了3个时隙。基地台的时隙作为基准时隙。
在同一网格内甚至在同一载波信号中将图1的常态范围信道与图2常规扩展范围信道相结合是可能的。那时在适当信道类型的信道上建立呼叫取决于距离，如果距离变化，可将呼叫转移成另一种信道类型。仅有的限制是常规扩展信道必须能在由两个常态时隙组成的时隙内接受移交存取脉冲串。
尽管GSM系统的常规扩展传输方式能大大增加移动台离基地台的工作距离，但通信业务负荷有相应降低，因为信道数从8降为4。因此，对蜂房式电话系统来说有必要使移动台能工作在离基地台相当远距离而同时又不因此减少信道数。
本发明提供一种具有TDMA信道类型的改进的蜂房式电话系统。该改进的系统允许移动台工作在离基地台的扩展距离上，从而有效增大了基地台的网格大小而不减少有效信道数。在本发明中，上行链路传输时隙的开始相对于下行链路传输时隙的开始在时间上偏移了如在基地台所见的一个附加的固定时间。通过使上行链路传输时隙的开始相对偏移于下行链路传输开始，以及通过使传输过程中包括时序调整，使移动台能工作在离基地台的确定距离区间而不会象现有技术那样减少容量。本发明特别适合于在乡村和沿海区域中使用。本发明也特别适合于在交通密集的区域中使用，以便克服诸如湖泊、公路等的严重障碍。
图1是现有技术的工作在常态下的GSM系统的下行链路和上行链路时隙的示意图;
图2是现有技术的工作在常规扩展方式下的GSM系统的下行链路和上行链路时隙的示意图;
图3是本发明的新颖的下行链路和上行链路时隙的示意图;
图4A、4B和4C是常态传输方式、常规扩展传输方式和本发明的传输方式的时隙的比较图;
图5A、5B和5c是由工作在常态传输方式，常规扩展传输方式和本发明的新颖扩展传输方式下的信道所提供的覆盖区域的示意图。
在本发明中，通信信道是使用TDMA技术的数字信道。换言之，每个载波信号被分为可进一步分为时隙的帧。在基地台和移动台间的通信期间，移动台被指定一具体信道。可应用本发明的无线电信道的结构将在下文更详细地说明。信道一般可分类为(1)发送用于建立基地台与移动台间通信的控制信息的选址信道，或者(2)实际发送诸如语言或数据的通信的专用信道。选址信道主要用于在建立连接期间和移动台登记期间即移动台开始向所在网格的基地台报告时监视和控制移动台。
如上所说明的扩展蜂房式电话系统中网格范围的常规方法是利用占用两个相继时隙的信道。对所述提前传输时间进行调节直至达到最大提前时间，该时间对GSM系统为63个位周期。然后使该脉冲串能滑入两个时隙的第二个时隙内。在图2中示出了这种解决途径。
可通过对用于该新颖扩展网格区域的上行链路连接的时间基准添加一个偏移量改变基地台的TDMA结构来实现本发明的新颖的扩展网格。该时隙基准的延迟使得从远端移动台发出的传输脉冲串能在正确时隙内抵达。同样值得注意的是，本发明只需修改基地台而无需修改移动台。
在图3中示出本发明的TDMA信号结构。图3中，和GSM系统的一般做法相同，下行链路(DL)传输的时隙指定为0-7。上行链路(UL)的时隙也指定为0-7，将上行链路传输的时隙偏移3个时隙，然后如双向标有偏移(offset)的箭头所示，从下行链路传输时隙偏移一附加的预定量。在图3中，上行链路传输的0时隙的开始标示为偏移3个时隙，然后从下行链路传输的0时隙的开始点再偏移大约1/2个时隙。在常规GSM系统中，上行链路传输的0时隙的开始正好与下行链路传输的0时隙的起始处偏移3个时隙。因此，本发明如图3所示，将该时隙偏移大约一个附加时隙的一半。本发明并不局限于将一个时隙的起始偏移半个时隙。事实上，如果将时隙起始时间偏移更大的量，那么便相应增大了网格尺寸。
本发明的存取信道基本上和现有技术的存取信道相同。当一移动台正在普通大小网格内的某一距离处访问该系统，则在选址信道上发送一个存取脉冲串。该脉冲串短于常态脉冲串使得它可在规定时隙内抵达，即使设有提前的传输偏移也如此。对该时隙范围内的存取脉冲串位置进行测定，并启动提前传输的控制机制。当移动台从大于常态最大网格半径(对GSM为35公里)的距离存取该系统时，该存取脉冲串滑入紧跟预期时隙后的时隙内。因此，本发明最好包括至少一个常规扩展范围信道(2个时隙信道)作为离基地台一个扩展距离的移动台的选址信道。在常规扩展了范围的信道内，修改选址信道的处理使得在任何两个连续时隙内到达的存取脉冲串能被检测出，并可测量出该延迟。
然后使用所测出的存取延迟来判定是否应在常态信道还是在具有扩展范围能力的信道上建立该呼叫。因此，本发明的改进的无线电通信系统中所用选址信道不管是使用常规扩展传输方式还是使用新颖的扩展传输方式都是相同的。
现参考图4A，4B和4C，可对标准传输方式，常规扩展传输方式和本发明的新颖的扩展方式进行比较。图4A、4B和4C示出基地台和移动台间的下行链路和上行链路传输。从基地台到移动台的下行链路传输指定为BS-MS，而从移动台到基地台的上行链路传输指定为MS-BS。
从图4A中可见，在档准传输方式下，下行链路和上行链路传输均划分为8个时隙0-7，而上行链路传输的0时隙的起始正好自下行链路传输的0时隙的起始处偏移了3个时隙。也可得知0信道时隙的脉冲串可用一个量t(ADJ)加以调整。量t(ADJ)意味着在移动台尚未调节其时序时，脉冲串到达时间与移动台已接受基地台调节命令后脉冲串到达时间之间进行的比较。发出量t(ADJ)命令，进而调节时间间隔使得脉冲串在正确时隙内到达。
现参见图4B，该图示出以常规扩展方式工作的蜂房式电话系统的下行链路传输和上行链路传输。在常规扩展方式下，下行链路传输BS-MS划分为8个时隙，而上行链路传输MS-BS划分为4个时隙。可以看到，上行链路传输的0时隙的起始点正好比下行链路传输的相应0时隙的起始点偏移3个常规时隙。进一步可见，通过量t(ADJ)对0时隙的脉冲串进行调节。
现参考图4c该图示出了本发明的新颖扩展传输方式的下行链路和上行链路传输。可以看到，下行链路传输和上行链路传输均划分为时隙0-7。当移动台在网格标准范围外(但在允许的扩展范围内)时，则按NOTADJ图接收来自移动台的脉冲串。如果未由基地台加上偏移，则该脉冲串置入第2个时隙1。然而，基地台的TDMA结构是偏移(大约为半个时隙)以便操纵扩展范围内的移动台。再者，为了得到基地台时隙时序内接收到的脉冲串，对扩展范围的移动台发命令，用量t(ADJ)调整(提前其传输时间)。由于时序提前和基地台偏移，则可在正确的0时隙内接收到该脉冲串，如图4c的下部所示。
参考图5A、5B和5C，这些图中所示图形分别描绘了在标准传输方式、常规扩展传输方式和本发明的新的扩展传输方式下工作时覆盖区域或网格大小。如图5a所示，在GSM系统的标准传输方式下，覆盖区域或网格大小为一园形区域A，该圆半径为R1，通常为35公里。在GSM系统中，基地台调整移动台的提前发送时间使得在高达35公里距离的移动台所接收到的脉冲串可在正确时隙内到达。
如图5B所示，在GSM系统的常规扩展传输方式下，该覆盖区可扩展到包括具有通常为70公里的最大半径R2的圆形区域B。在常规的扩展传输方式下，允许脉冲串最多迟到1个时隙间隔，因此，半径R2可扩展到近似70公里的距离。
如图5C所示，在本发明的新颖的扩展传输方式下，若附加偏移近似为半个时隙则覆盖区域包括半径R3的环形区域C。该环形区域C的外部周边略小于图5B所示常规扩展方式的外部周边。在该新颖的扩展传输方式下，如果偏移增加一附加时间t1，该t1大于和半径R3的相应t，那么网格的有效半径可增大到半径R4，覆盖区可包括较大环形区域。在难以寻找为船泊使用的固定基地台位置的沿海区域，大大地增加覆盖区半径的能力尤为意义重大。
尽管已在最佳实施例中描述了本发明，但可以理解所用辞句仅仅为说明起见而不是限制，可在本权利要求书范围内作出未脱离本发明更宽方面的真正保护范围的各种变化。
权利要求
1.一种具有相对于普通范围网格的扩展的网格范围的蜂房式远程通信系统，包含有普通下行链路和上行链路的TDMA信道，以及为驻留在至少一个扩展网格区域的移动台所用的普通TDMA上行链路信道，基地台按照该移动台属于哪一个扩展区域给出一个偏移量，使得来自移动台的TDMA脉冲串能置入来自相当大的扩展区域的适当时隙内而不减少可用信道数。
2.如权利要求1所述蜂房式远程通信系统，其特征在于至少一个选址信道占据两个相继时隙用以接收到来的转移的脉冲串。
3.如权利要求1所述蜂房式远程通信系统，其特征在于至少一个扩展区域为环形。
4.如权利要求2所述蜂房式远程通信系统，其特征在于至少一个扩展区域为环形。
5.如权利要求1所述的蜂房式远程通信系统，其特征在于，所述扩展的网格是在诸如乡村地区或沿海地区的低交通量区域内实现。
6.如权利要求2所述的蜂房式远程通信系统，其特征在于所述扩展的网格是在诸如乡村地区或沿海地区的低交通量区域内实现。
7.如权利要求3所述的蜂房式远程通信系统，其特征在于，所述扩展的网格是在诸如乡村地区或沿海地区的低交通量区域内实现。
8.如权利要求4所述的蜂房式远程通信系统，其特征在于，所述扩展的网格是在诸如乡村地区或沿海地区的低交通量区域内实现。
9.如权利要求1所述的蜂房式远程通信系统，其特征在于所述扩展的网格是在稠密交通区中实现以克服诸如湖泊、公路障碍。
10.如权利要求2所述的蜂房式远程通信系统，其特征在于所述扩展的网格是在稠密交通区域中实现以克服诸如湖泊、公路障碍。
11.如权利要求3所述的蜂房式远程通信系统，其特征在于所述扩展的网格是在稠密交通区域内实现以克服诸如湖泊公路的障碍。
12.如权利要求4所述的蜂房式远程通信系统，其特征在于所述扩展的网格是在稠密交通区域内实现以克服诸如湖泊、公路障碍。
13.一种具有相对于普通范围网格的扩展网格范围的无线电通信系统，包含有用于传达具有普通范围网格的帧结构的第一信号的第一移动台，该第一信号包括第一上行链路时隙;用于将修改成扩展范围网格的帧结构的第二信号传给第一移动台的第一基地台，该第二信号包括第一下行链路时隙，该时隙的起始包括自第一信号的第一上行链路时隙的起始的一个附加固定偏移量;其中，第一基地台接收来自第一移动台的脉冲串，而第一移动台接收来自相当大的扩展范围内的第一基地台的脉冲串而不减少可用信道个数。
14.如权利要求13所述的无线电通信系统，其特征在于，第一基地台包括第二下行链路时隙，该时隙与具有较短长度的第一下行链路时隙相比有较长的长度。
15.如权利要求14所述的无线电通信系统，其特征在于第二下行链路时隙包括至少一个选址信道。
16.如权利要求13所述的无线电通信系统，其特征在于，第一基地台和第一移动台可在第一上行链路时隙和第一下行链路时隙期间彼此通信的覆盖区包括一个环形区域。
17.如权利要求13所述的无线电通信系统，其特征在于，第一上行链路时隙的开始不与相应的第一下行链路时隙同时开始。
全文摘要
在具有TDMA信道类型的蜂房式电话系统中，上行链路传输时隙的起始相对下行链路传输时隙的起始偏移一个预定量。通过偏移这两时隙的起始，移动台能在离基地台的扩展距离处工作而无须变更移动台。因为移动台能工作在离基地台较大距离上而并不减少有效信道的个数。该蜂房式电话系统特别适合于在乡村地区或沿海地区中使用。
文档编号H04B7/26GK1079347SQ93103628
公开日1993年12月8日 申请日期1993年3月29日 优先权日1992年3月30日
发明者R·S·波丁, G·森伯特 申请人:艾利森电话股份有限公司